本申请涉及污水处理技术领域，提供了一种复合碳源材料，其具有核壳结构，包括内核和包覆在内核表面的外壳层；其中，内核的材料包括释碳原料和粘合剂，外壳层的材料包括生物蜡和反硝化促进剂。本申请提供的复合碳源材料具有核壳结构，因此机械强度高，结构稳定性好，易于投放和回收。通过含有生物蜡的外壳层包覆在含有释碳原料和粘合剂的内核表面，外壳层能起到很好的缓释作用，使该复合碳源材料释放碳源的持久性和稳定性好，能避免释碳原料直接投放时产生悬浮物、色度和浊度偏高的问题，还可避免释碳原料在浸泡时发生扩散、软化等问题，不会对水质造成二次污染。反硝化促进剂可以加强对硝酸盐的吸附，促进反硝化反应，能够进行高效生物脱氮。